Электродуговая сварка: ликбез. Классификация (MMA, TIG, MIG/MAG), особенности

Наверняка многие из нас хоть однажды, но сталкивались с необходимостью изготовить что-нибудь «эдакое», требующее использования электросварки, например, новый забор, лестницу, армировочный пояс фундамента будущего дома, или отремонтировать старую машину…. Большинство в таких случаях нанимают профессионала, особенно если работа сложная и ответственная. Но находятся и те, кто предпочитает выполнять все работы самостоятельно и смотрит в будущее с прицелом: «Сейчас набью руку на простых вещах, потренируюсь, а потом уже сам сделаю все, что может понадобиться. И качество гарантировано, и дешевле выйдет».

Первый шаг, который делает сторонник «самостоятельного пути» — приобретение сварочного аппарата. Однако сварочник — не самый дешевый агрегат, и здесь вряд ли стоит проводить эксперименты в том же духе: «Куплю первый попавшийся, потренируюсь, потом куплю самый лучший». Если уж покупать, то грамотно, оценив свои настоящие и будущие потребности и возможности.

В этой статье мы попытались собрать некий минимальный объем полезной информации. Прочитав ее, вы не станете хорошим сварщиком… откровенно говоря, никаким сварщиком вы еще не станете, статья — не учебник. Однако, по крайней мере, сможете понять, на какие параметры надо обращать пристальное внимание, и почему, для каких работ подходят те или иные аппараты. И в итоге, как мы надеемся, сможете сделать правильный выбор. А дальше уже можно самостоятельно осваивать тонкости этой непростой и интересной науки.

Рассмотрим только электродуговую сварку как наиболее распространенную среди «домашних мастеров».

КЛАССИФИКАЦИЯ

Есть несколько разных технологий электродуговой сварки, но принцип у них один. Электрическая дуга нагревает края соединяемых деталей до температуры плавления, при этом между ними образуется лужица расплавленного металла (принято использовать термин «ванна»). Иногда в ванну добавляется также расплавленный металл-»присадка», от электрода или специальной проволоки. После остывания металла он кристаллизуется и получается очень прочный шов.

Наиболее известны три метода разжигания дуги и плавления металла.

MMA (Manual Metal Arc) — ручная дуговая сварка покрытыми (штучными) электродами. Дуга загорается между материалом и плавящимся электродом, который одновременно является иприсадочным материалом (то есть шов образуется не только из материала соединяемых деталей, но и из материала плавящегося электрода). Плавится не только электрод, но и его покрытие: при этом образуются газы и шлак, защищающие дугу и обрабатываемый материал. Шлак по окончании процесса легко удалить, для этого используется специальный инструмент — гибрид щетки с щетиной из проволоки и маленького молотка. Многие сварочные аппараты изначально комплектуются такой щеткой.

Этот метод применяют для сварки разных материалов: разных видов сталей, в том числе «нержавейки», и чугуна. На фоне других методов у ММА — самое низкое качество шва (отметим, что подавляющему большинству «домашних мастеров» и этого качества хватит, что называется, «на века»). Это не значит, что ММА плох, это значит, что другие методы еще лучше. Но аппараты для ММА-сварки — самые дешевые и распространенные, поэтому они пользуются наибольшим спросом.

TIG (Tungsten Inert Gas) — аргонно-дуговая сварка. Как правило, варят неплавящимся вольфрамовым электродом, основная область применения — сварка тонкостенных (до 6 мм) деталей. Дуга используется для нагрева и расплавления металла в зоне сварки, присадочный материал подают в зону сварки вручную или автоматически.

Этот метод подходит для сварки цветных металлов, алюминиевых, магниевых или титановых сплавов, нержавеющей или низкоуглеродистой стали. В качестве защитного газа чаще всего используют гелий, аргон или их смесь, иногда добавляют водород или азот.

Преимуществами TIG-сварки, помимо возможности варить «цветмет», считают очень высокое качество шва, отсутствие брызг, практическое отсутствие шлаков. Недостаток — малая скорость работы. Вопрос цены не обсуждается — не с чем сравнивать, тот же алюминиевый сплав больше ничем не сваришь.

MIG/MAG (Metal Inert/ Active Gas) — полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. MIG — сварка в среде инертных газов (аргон), MAG — соответственно активных (углекислота). Принцип действия таков: в зону сварки автоматически подается проволока, которая расплавляется теплом дуги. Проволока одновременно является и электродом, и присадочным металлом. Качество дуги во многом зависит от правильного выбора режимов работы аппарата: ток, скорость подачи проволоки, выбор защитного газа и его расход.

Полуавтоматическая сварка активно применяется для сваривания тонкостенных деталей, например, кузовных деталей автомобилей.

⇒ ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Полезные советы по выбору сварочного инвертора опубликованы по этой ссылке.

КАКИЕ БЫВАЮТ ЭЛЕКТРОДЫ?

Как уже сказано, в основном «любители» используют метод ММА, поэтому основная «расходка» для них — это те самые штучные электроды с покрытием. Приведем небольшую справку, какими они бывают.

Учтите, что справка эта на самом деле несет минимум информации — за более подробной нужно лезть в специальные справочники, изучать ГОСТы (если конкретно — ГОСТ 9466-75 и 9467-75), наконец, просто разбираться в металлургии. Но если ответственные работы не предполагаются, можно обойтись без глубоких специальных знаний (хотя лишними они не будут).

Итак, электроды бывают:

— С кислым покрытием.

В основе этого вида покрытия — оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин. Такие электроды не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.

— С рутиловым покрытием.

Основу покрытия таких электродов составляет рутиловый концентрат (природный диоксид титана). Стойкость металла шва против образования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов с кислым покрытием.

Рутиловые электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, отличное формирование шва. Электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности.

К промежуточной группе между «кислыми» и «рутиловыми» электродами относятся электроды с ильменитовым покрытием. Основной элемент этого покрытия — ильменитовый концентрат (природное соединение диоксидов титана и железа).

— С основным покрытием.

Основу этого вида покрытия составляют карбонаты и фтористые соединения. Благодаря низкому содержанию газов, неметаллических включений и вредных примесей металл шва, выполненный этими электродами, отличается высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, а также обладает повышенной стойкостью против образования горячих трещин.

В то же время электроды с основным покрытием уступают по технологическим характеристикам другим видам электродов. Они весьма чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги.

Сварка, как правило, производится постоянным током обратной полярности. Перед сваркой эти электроды обязательно прокаливают при температуре 250–420 °С.

— С целлюлозным покрытием.

Покрытие этого вида содержит до 50% органических составляющих, обычно целлюлозы. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, а также возможность сварки вертикальных швов способом сверху вниз.

⇒ ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Редакционный тест сварочный инверторов (инверторных сварочных аппаратов) и отзывы по результатам испытаний опубликованы по этой ссылке.

ТРАНСФОРМАТОР ИЛИ ИНВЕРТОР?

По способу формирования тока для зажигания дуги аппараты можно разделить на сварочные трансформаторы и инверторы (есть еще сварочные выпрямители, но они не так распространены). И трансформаторы, и инверторы могут быть одно- и трехфазными, постоянного или переменного тока.

Трансформаторы — самые простые и дешевые аппараты. Они конструктивно просты (настолько, что их достаточно легко сделать самостоятельно, и «в природе» самодельных сварочных трансформаторов — хоть пруд пруди), однако имеют немало недостатков. Это большие вес и габариты, а также «недружественный интерфейс» — новичку придется-таки потратить время, прежде чем он научится нормально работать с трансформатором. Но перед этим он в полной мере познает и постоянные залипания электрода,и низкое качество швов, и трудности с поджигом дуги. Впрочем, все это проходит по мере накопления опыта.

Инверторы гораздо легче и компактнее, кроме того, они намного проще в эксплуатации. Те, что посложнее, оснащены электронными схемами, упрощающими поджиг дуги и обеспечивающими ее стабильность.

Кроме того, многие инверторы могут использоваться для сварки методом TIG, хотя для этого придется купить комплект необходимого оборудования (горелку, газовый редуктор и т. д.). Однако они значительно дороже трансформаторов, поэтому до сих пор не смогли полностью вытеснить их с рынка.

ВАЖНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРОЧНЫХ АППАРАТОВ

Параметры, на которые следует обращать наиболее пристальное внимание, — это сварочный ток и так называемый рабочий цикл (его же часто называют продолжительностью включения, или ПВ).

Чем больший сварочный ток выдает аппарат, тем лучше, тем более толстым электродом он может варить. Однако, помимо величины тока, нужно также понимать, как долго аппарат способен работать в таком режиме. Именно на этот вопрос и дает ответ такая характеристика, как рабочий цикл, она же — продолжительность включения (ПВ). Она может выглядеть, например, так: 60% (150 А), 100% (120 А). Это означает, что из каждых 10 минут работы с выходным током 150 А аппарат может непрерывно работать только шесть минут, а оставшиеся четыре — «отдыхать». А вот ток в 120 А он готов выдавать непрерывно.

Между прочим, даже ПВ в 30% еще не означает, что аппарат «никуда не годится». Зачастую сам процесс сварки отнимает немного времени, дольше готовишься: фиксируешь свариваемые детали, надеваешь перчатки, маску, меняешь электрод… а все это время аппарат простаивает. Так что не думайте, что ПВ в 30% означает «три минуты поработал — и иди на 7-минутный перекур, аппарату остыть надо». Ничуть… он имеет все шансы остыть и «отдохнуть», пока вы будете готовиться к следующему шву.

Отсюда становится понятно, что чем больше у аппарата сварочный ток и чем выше ПВ, тем лучше. Однако закономерной расплатой за это является и более высокая цена.

ПОСТОЯННЫЙ ИЛИ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК?

Сварка на постоянном токе имеет массу преимуществ: можно варить цветные металлы и чугун, гораздо выше качество шва, меньше металла улетает в виде капель и т. д. Есть и еще более высокотехнологичный режим — импульсный. Однако все это естественным образом сказывается на цене, поэтому целесообразно задуматься передприобретением аппарата, пригодятся вам эти возможности или же останутся незадействованными?

ЧТО ЕЩЕ МОЖЕТ ПОНАДОБИТЬСЯ?

В комплекте к аппарату, как правило, идут необходимые кабели. Один — с разъемом типа «крокодил», это так называемый массовый кабель, другой — с держателем для электродов. Часто в комплекте можно найти маску сварщика. Зачастую эта маска столь же удобна, как горшок с ручкой внутри — ее нужно держать рукой, на голову не наденешь. А значит, предварительно надо жестко зафиксировать свариваемые детали. В общем, целесообразно эту маску отложить в сторону или отдать помощнику. Пусть у него тоже будут защищены глаза, получить ожоги можно даже в том случае, если закрывать их, не отворачиваясь от дуги (проверено на собственной шкуре).

Ну а для себя купите маску, которую можно надеть на голову. По отзывам, весьма удобны в работе маски типа «Хамелеон», с автоматически затемняющимся стеклом, но они по цене сопоставимы с недорогим трансформатором.

⇒ ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Какую сварочную маску выбрать? Наши советы и отзывы опубликованы по этой ссылке.

Помимо маски, целесообразно приобрести спецовку и подходящую обувь. И обувь, и одежда должны быть максимально закрытыми — кусок окалины, попавший в рукав или в обувь, не принесет вам ни малейших приятных ощущений. Так что обувь — или сапоги, или рабочие ботинки. С одеждой примерно та же картина — лучше всего купить специальный костюм (такие есть в магазинах спецодежды), там все продумано. Ну и обязательно — рукавицы, и не какие-нибудь хлопчатобумажные, а именно те, что специально предназначены для сварочных работ.

Полный вариант статьи «Электродуговая сварка: ликбез и обзор. Классификация (MMA, TIG, MIG/MAG), особенности. Kemppi, Lincoln Electric, Telwin, BestWeld, Fubag, Matrix, ProfHelper, Prorab, Sturm!, Кратон, Спец, ТД Конаково и другие» с обзором рынка сварочного оборудования по состоянию на осень 2009 года с формате pdf читайте в выпуске журнала «Инструменты» серии «Потребитель» №11’2009.

Автор: Алексей Меснянкин